Кое-что об аккумуляторах

Автомобильный аккумулятор кажется простой деталью: поставил под капот, подключил клеммы — и машина заводится. На практике всё немного сложнее. От состояния АКБ зависит запуск двигателя, стабильная работа электрооборудования, сигнализации, освещения и других систем автомобиля.

В этом материале разберём, как устроены свинцовые стартерные аккумуляторы, чем отличаются обслуживаемые, необслуживаемые и гелевые аккумуляторные батареи, почему падает плотность электролита, что показывает индикатор заряда и на что обратить внимание перед покупкой нового аккумулятора для автомобиля.

Постараемся объяснить всё простым языком — без перегруза химическими формулами и профессиональными терминами.

Основные элементы автомобильного аккумулятора

Чтобы понимать, как работает АКБ, достаточно разобраться в нескольких базовых понятиях.

Электрод, или токоотвод — это свинцовая решётка, которую часто называют пластиной. На неё наносится активная масса. Именно пластины участвуют в электрохимических процессах, благодаря которым аккумулятор отдаёт и принимает заряд.

Активная масса — специально подготовленная смесь на основе свинцового порошка, пасты и добавок. Она контактирует с электролитом и участвует в образовании электрического тока.

Сепаратор — пористый конверт из специального материала. В него помещается один из электродов, чтобы разнополярные пластины не соприкасались между собой. Главная задача сепаратора — предотвратить короткое замыкание внутри аккумуляторной батареи.

Эти элементы есть практически в каждой свинцово-кислотной АКБ. Различия между аккумуляторами чаще всего связаны с составом сплавов, конструкцией корпуса, типом электролита и требованиями к обслуживанию.

Почему свинцовые аккумуляторы до сих пор так распространены

Свинцовые стартерные аккумуляторы остаются одним из самых массовых источников тока для автомобилей. Причина простая: они относительно недорогие, надёжные, хорошо подходят для запуска двигателя и давно производятся по отработанным технологиям.

На рынке можно найти разные варианты АКБ для авто: классические обслуживаемые аккумуляторы, необслуживаемые модели, кальциевые батареи, AGM и гелевые аккумуляторы. При выборе важно смотреть не только на цену аккумулятора, но и на его параметры: ёмкость, пусковой ток, полярность, размеры, тип клемм и совместимость с конкретным автомобилем.

Что происходит при разряде и зарядке аккумулятора

Во время разряда активная масса положительных и отрицательных электродов постепенно превращается в сульфат свинца. Для этого процесса расходуется серная кислота, поэтому концентрация электролита снижается. Вместе с ней падает и плотность электролита.

При зарядке идут обратные процессы: сульфат снова преобразуется в свинец, а в электролите увеличивается количество серной кислоты. Поэтому при нормальном заряде плотность электролита растёт.

Когда химические реакции в активных массах положительного и отрицательного электродов завершаются, плотность электролита перестаёт изменяться. Это один из признаков того, что заряд аккумулятора близок к завершению.

Если продолжать зарядку дальше, начинается вторичный процесс — электролитическое разложение воды на кислород и водород. Газы выходят из электролита в виде пузырьков, из-за чего создаётся впечатление, будто электролит «кипит». Такое газовыделение также указывает на завершающую стадию заряда.

Почему старые аккумуляторы требовали доливки воды

Традиционные автомобильные аккумуляторы с высоким содержанием сурьмы имели серьёзный недостаток: сурьма усиливала газовыделение во время зарядки. Из-за этого вода из электролита расходовалась быстрее, и владельцу автомобиля приходилось периодически проверять уровень жидкости и доливать дистиллированную воду.

Со временем технологии изменились. В конце 90-х годов в США и Западной Европе начали активно выпускать аккумуляторы с токоотводами из свинцово-кальциевого сплава с многокомпонентными добавками, включая серебро. Такие АКБ при глубоких разрядах теряли ёмкость медленнее, чем первое поколение аккумуляторов, изготовленных по свинцово-кальциевой технологии.

Расход воды у них стал настолько малым, что производители отказались от отверстий для доливки. Так появились полностью необслуживаемые аккумуляторные батареи, в которых пользователь не имеет доступа к электролиту.

Необслуживаемый аккумулятор: удобно, но есть нюансы

Необслуживаемая АКБ удобна тем, что её не нужно регулярно открывать, проверять банки и доливать воду. Но такая конструкция требует исправной работы электрооборудования автомобиля.

Для полного использования ресурса необслуживаемого аккумулятора важно, чтобы зарядное напряжение было стабильным. Если напряжение завышено, вода разлагается активнее, и батарея быстрее теряет ресурс. Если напряжение занижено, аккумулятор постоянно недозаряжается, что тоже вредно.

Стабильная работа современных необслуживаемых аккумуляторов стала возможной благодаря системам регулирования зарядного напряжения с высокой точностью — примерно ± 0,1 В.

Поэтому перед тем как покупать новый аккумулятор для автомобиля или обвинять старую АКБ в неисправности, стоит проверить:

• натяжение ремня привода генератора;

• исправность генератора;

• работу регулятора напряжения;

• наличие утечек тока;

• состояние сигнализации;

• качество контакта на клеммах;

• общее состояние проводки и электрооборудования.

Нередко аккумулятор быстро разряжается не потому, что он «плохой», а из-за неисправности автомобиля. В такой ситуации даже новая АКБ может прослужить меньше ожидаемого срока.

Что показывает индикатор заряда на аккумуляторе

На многих автомобильных аккумуляторах есть встроенный индикатор состояния заряда. В быту его часто называют «глазком».

Принцип работы достаточно простой. По мере заряда аккумулятора плотность электролита увеличивается, шарик внутри индикатора всплывает и показывает, что батарея заряжена. Обычно такой индикатор окрашен в зелёный цвет.

Но важно понимать: индикатор не показывает точный процент заряда. Он начинает сигнализировать о работоспособности аккумулятора примерно при минимальной степени заряженности 62–64% от номинального значения. Дальнейший рост плотности электролита до 100% заряда визуально может уже не менять показания индикатора.

Есть ещё один нюанс. Индикатор показывает состояние только одной банки аккумулятора, а в стандартной батарее их шесть. Если проблема возникла в другой ячейке, где индикатора нет, «глазок» может не отразить реальное состояние всей АКБ.

Поэтому индикатор полезен как ориентир, но не как полноценная диагностика. Точнее определить степень заряженности аккумулятора можно по напряжению на выводных клеммах, а при необходимости — с помощью профессиональной проверки нагрузочной вилкой или специализированным тестером.

Что такое гелевые аккумуляторы

Гелевые аккумуляторы — это тоже свинцово-кислотные аккумуляторные батареи. Главное отличие в том, что электролит в них не находится в обычном жидком состоянии. В состав добавляют загустители, например силикагель или алюмогель. При контакте с серной кислотой они образуют гелеобразный электролит.

В герметизированных гелевых аккумуляторах часто применяются высокопористые стекломаты из ультратонких волокон. Подобные сепараторы используют не только в батареях с гелеобразным электролитом, но и в аккумуляторах с адсорбированным жидким электролитом.

Технология с адсорбированным электролитом обычно немного дешевле, но по ёмкостным характеристикам такие батареи могут уступать аккумуляторам с полноценным гелеобразным электролитом.

Стоит ли покупать гелевый аккумулятор для автомобиля

Гелевые аккумуляторы имеют свои преимущества, но они более требовательны к условиям эксплуатации. Особенно важно соблюдать правильное зарядное напряжение.

Для герметизированных гелевых свинцовых аккумуляторов диапазон регулирования зарядного напряжения должен быть намного жёстче, чем для необслуживаемых АКБ с жидким электролитом. Ориентировочные значения зависят от рекомендаций производителя:

• для гелевых аккумуляторов — около 14,35 В;

• для аккумуляторов с адсорбированным электролитом — около 14,4 В.

Если превысить рекомендованное производителем напряжение даже примерно на 0,05 В, скорость газовыделения может резко увеличиться. Это приводит к нарушению контакта активной массы электродов с электролитом, высыханию аккумулятора и потере работоспособности батареи.

Именно поэтому перед покупкой гелевого аккумулятора, особенно для старого автомобиля, стоит хорошо оценить состояние электрооборудования. Такая АКБ обычно стоит дороже обычной и более чувствительна к неправильной зарядке. Если генератор, регулятор напряжения или проводка работают нестабильно, гелевый аккумулятор может не раскрыть свой ресурс.

Как плотность электролита влияет на срок службы АКБ

Концентрация электролита напрямую влияет на ресурс аккумуляторной батареи. Слишком высокая концентрация ускоряет коррозионные процессы на положительном электроде. В результате срок службы АКБ сокращается.

Оптимальная плотность электролита зависит от условий эксплуатации. Для стартерных аккумуляторов, которые работают в умеренном климате, обычно рекомендована плотность 1,26–1,28 г/см³. Для жаркого, тропического климата значение ниже — примерно 1,22–1,25 г/см³.

Повышать плотность «на всякий случай» не стоит. Иногда автовладельцы пытаются сделать так называемый «зимний» электролит, доливая концентрированную серную кислоту. Это плохая идея: такая процедура может ускорить саморазряд и навредить аккумулятору.

Почему аккумулятор хуже работает на морозе

При снижении температуры разрядная ёмкость аккумулятора падает. Причина в том, что электролит становится более вязким, растёт его электрическое сопротивление, а проникновение электролита в поры активной массы замедляется.

Именно поэтому зимой даже исправная АКБ может хуже отдавать ток. Если аккумулятор уже частично разряжен, старый или неправильно подобран по пусковому току, проблемы с запуском двигателя становятся особенно заметными.

Для холодного климата важно выбирать автомобильный аккумулятор с подходящим пусковым током и регулярно контролировать его заряд. Особенно если машина часто используется в коротких поездках, когда генератор просто не успевает полностью восстановить заряд батареи.

Что такое саморазряд аккумулятора

Саморазряд — это уменьшение ёмкости аккумуляторной батареи при разомкнутой внешней цепи, то есть когда аккумулятор вроде бы не используется. Такой процесс связан с окислительно-восстановительными реакциями, которые самопроизвольно проходят на отрицательном и положительном электродах.

Особенно сильно саморазряду подвержен отрицательный электрод. Это связано с самопроизвольным растворением свинца, то есть отрицательной активной массы, в растворе серной кислоты.

Саморазряд отрицательного электрода сопровождается выделением водорода. Чем выше концентрация серной кислоты, тем быстрее идёт самопроизвольное растворение свинца. Например, повышение плотности электролита с 1,27 до 1,32 г/см³ может увеличить скорость саморазряда отрицательного электрода примерно на 40%.

Внешний саморазряд: почему важно держать аккумулятор чистым

Саморазряд может возникать не только внутри батареи. Если корпус аккумулятора загрязнён, залит электролитом, водой или другой проводящей жидкостью, между полюсными выводами и перемычками может образоваться электропроводная плёнка.

Через неё аккумулятор постепенно разряжается малыми токами. Такой саморазряд похож на обычный разряд при замкнутой внешней цепи, только протекает медленнее.

Решение простое: поверхность АКБ нужно держать чистой и сухой. Клеммы следует периодически осматривать, очищать от окислов и надёжно фиксировать. Это помогает снизить риск утечек и продлить срок службы аккумулятора.

Как температура влияет на хранение аккумулятора

Саморазряд сильно зависит от температуры электролита. Чем ниже температура, тем медленнее протекают процессы саморазряда. При температуре ниже 0 °С у новых аккумуляторных батарей саморазряд практически прекращается.

Поэтому автомобильные аккумуляторы рекомендуется хранить в заряженном состоянии при низких температурах, вплоть до -30 °С. Главное условие — батарея должна быть заряжена. Разряженный аккумулятор на морозе может получить серьёзные повреждения.

В процессе эксплуатации саморазряд не остаётся постоянным. По мере старения АКБ он усиливается, особенно ближе к концу срока службы.

Производственные дефекты и проблемы эксплуатации

Иногда неисправность аккумулятора связана с производственным дефектом. Но на практике многие симптомы похожи на последствия неправильной эксплуатации: глубокого разряда, перезаряда, повышенного зарядного напряжения, утечек тока или плохого контакта на клеммах.

Поэтому перед заменой батареи желательно провести диагностику. Специалист проверит напряжение, пусковой ток, состояние клемм, работу генератора и наличие утечек. Это особенно важно, если аккумулятор быстро разряжается, плохо держит заряд или автомобиль стал тяжело заводиться.

Если вы планируете купить аккумулятор для автомобиля, лучше подбирать АКБ не только по цене, но и по техническим параметрам. Неправильно выбранная батарея может быстро выйти из строя или не обеспечить уверенный запуск двигателя.

Как выбрать аккумулятор для автомобиля

При покупке автомобильного аккумулятора стоит учитывать несколько параметров:

• ёмкость АКБ;

• пусковой ток;

• размеры корпуса;

• полярность;

• тип крепления;

• тип клемм;

• рекомендации производителя автомобиля;

• условия эксплуатации;

• состояние электрооборудования машины.

Для обычного автомобиля чаще всего достаточно качественного необслуживаемого свинцово-кислотного аккумулятора. Гелевые и AGM-модели стоит выбирать осознанно: они могут быть эффективны, но требуют более точного соблюдения режима зарядки.

Если есть сомнения, лучше заказать подбор аккумулятора по марке автомобиля. Это снижает риск ошибки и помогает выбрать батарею, которая подойдёт по характеристикам, размерам и условиям эксплуатации.

Краткие ответы на частые вопросы

Почему аккумулятор быстро разряжается?
Причина может быть не только в самой АКБ. Часто быстрый разряд связан с утечкой тока, неисправностью генератора, плохим контактом на клеммах, проблемами с сигнализацией или постоянным недозарядом.

Можно ли доверять индикатору заряда на аккумуляторе?
Индикатор даёт только приблизительную информацию и показывает состояние одной банки. Для точной оценки лучше измерить напряжение на клеммах и провести диагностику под нагрузкой.

Что лучше: обычный необслуживаемый или гелевый аккумулятор?
Для большинства автомобилей подходит качественный необслуживаемый аккумулятор. Гелевый аккумулятор дороже и более требователен к зарядному напряжению, поэтому перед покупкой важно проверить исправность электрооборудования.

Почему зимой аккумулятор хуже заводит машину?
На морозе электролит становится более вязким, внутреннее сопротивление растёт, а разрядная ёмкость падает. Поэтому зимой особенно важны хороший заряд, подходящий пусковой ток и исправный генератор.

Нужно ли доливать воду в современный аккумулятор?
В полностью необслуживаемые аккумуляторы воду не доливают, потому что доступ к электролиту конструктивно закрыт. Если такая АКБ быстро теряет заряд или перегревается, нужно проверять не только батарею, но и систему зарядки автомобиля.

Почему нельзя просто повысить плотность электролита для зимы?
Повышенная концентрация серной кислоты ускоряет коррозию и увеличивает саморазряд. Долив концентрированной кислоты может сократить срок службы аккумулятора.

Главное, что нужно помнить

Автомобильный аккумулятор — это не просто расходник, который меняют только тогда, когда машина перестала заводиться. Его ресурс зависит от качества самой батареи, правильного подбора, режима зарядки, температуры, чистоты корпуса и исправности электрооборудования автомобиля.

Перед покупкой нового аккумулятора для авто стоит проверить генератор, регулятор напряжения, клеммы и возможные утечки тока. Это поможет избежать ситуации, когда новая АКБ быстро выходит из строя из-за проблем, которые на самом деле находятся не в аккумуляторе, а в автомобиле.

Правильно подобранный и исправно заряжаемый аккумулятор служит дольше, увереннее запускает двигатель и не подводит в самый неподходящий момент.